CN115571308A - 一种基于水下飞行运载器的垂直线列阵及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于水下飞行运载器的垂直线列阵及其使用方法，属于海洋监测技术领域，该装置包括运载器本体、推流器和耦合底座，运载器本体包括控制舱、浮力调节舱和盘线舱，控制舱的内部设置有采集控制器和运载器控制器，控制舱的顶部设置有海流计、矢量水听器、温盐深传感器、通讯定位天线和弹射标，浮力调节舱设置于控制舱的下方，盘线舱设置于控制舱的一侧，盘线舱的内部设置有绕线辊、伺服电机和垂线阵，垂线阵收起时卷绕于绕线辊的外表面，推流器设置有至少四个，耦合底座设置于运载器本体的底部，该装置通过运载器本体搭载垂线阵及矢量水听器，可实现水下飞行移动及坐底观测的功能，布放简单，行动便捷，隐蔽性强。

Description

一种基于水下飞行运载器的垂直线列阵及其使用方法

技术领域

本发明属于海洋监测技术领域，具体而言，涉及一种基于水下飞行运载器的垂直线列阵及其使用方法。

背景技术

在海洋地震探测方面，垂线阵（又称垂直缆、垂直线阵、垂直阵列）是一种将多节点水听器阵列垂直于海底表面布放并记录震源激发的反射地震波场的技术，是构成立体化地震观测系统的手段之一，可以实现广角、宽频、三维地震采集，易识别多次波，适用于局部探测及非常规成像；在国防安全应用方面，垂线阵作为一种重要的水听器布阵形式，是构建水下目标预警探测网的重要组成部分，对水下目标探测技术具有重要的科研意义。

传统的垂线阵布放需要大型调查船辅助作业，操作难度高，回收不便，工作量大，依靠调查船布放回收，反复作业，浪费人力，效率低，垂线阵容易损坏，且难以在敏感海域实施进行，隐蔽性差，无法实现自主采集作业。

发明内容

本发明实施例提供了一种基于水下飞行运载器的垂直线列阵及其使用方法，通过运载器本体搭载垂线阵及矢量水听器，探测水下目标距离、深度及方位，可实现水下飞行移动及坐底观测的功能，布放简单，行动便捷，隐蔽性强，可根据设置参数自主移动采集不同站位信号。

鉴于上述问题，本发明提出的技术方案是：

本发明提供一种基于水下飞行运载器的垂直线列阵，包括运载器本体、推流器和耦合底座，所述运载器本体包括控制舱、浮力调节舱和盘线舱，所述控制舱的内部设置有采集控制器和运载器控制器，所述控制舱的顶部设置有海流计、矢量水听器、温盐深传感器、通讯定位天线和弹射标，所述浮力调节舱设置于所述控制舱的下方，所述浮力调节舱的内部设置有水舱，所述盘线舱设置于所述控制舱的一侧，所述盘线舱的内部设置有绕线辊、伺服电机和垂线阵，所述伺服电机设置于所述绕线辊的内侧，所述垂线阵包括保护缆、水听器和屏蔽环，所述垂线阵的一端固定于所述绕线辊上，所述垂线阵的另一端固定连接有浮球，所述垂线阵收起时卷绕于所述绕线辊的外表面，所述推流器设置有至少四个，且分别设置于所述运载器本体的前、后、左、右四个侧面，所述耦合底座设置于所述运载器本体的底部，所述运载器本体上设置有释放器，所述耦合底座与所述释放器通过钢丝绳连接。

作为本发明的一种优选技术方案，所述控制舱的顶部开设有两个第一安装筒，所述第一安装筒的顶部内部对称开设有卡槽，所述卡槽呈“U”字形结构，且所述卡槽的两端高度不平齐，所述采集控制器和所述运载器控制器均内嵌于所述第一安装筒的内部，所述采集控制器和所述运载器控制器的顶部均设置有限位杆，所述限位杆的两端分别卡入至所述卡槽的内部。

作为本发明的一种优选技术方案，所述第一安装筒的内部设置有连接板，所述连接板的底部设置有弹簧件，所述弹簧件的另一端与所述第一安装筒的底部固定连接，所述采集控制器和所述运载器控制器的底部均设置有水密接头，所述水密接头与所述连接板电性连接。

作为本发明的一种优选技术方案，其特征在于，所述控制舱的顶部开设有至少三个第二安装筒，所述弹射标内嵌于所述第二安装筒的内部，所述第二安装筒的内部设置有弹射件，所述弹射标与所述弹射件活动连接。

作为本发明的一种优选技术方案，所述控制舱的内部还设置有浮力控制罐，所述浮力控制罐的出口设置有通气阀，所述通气阀的另一端与所述水舱联连通，所述水舱的底部设置有吸水阀，所述吸水阀与所述运载器本体的外部连通。

作为本发明的一种优选技术方案，所述绕线辊的两侧设置有安装架，所述安装架与所述盘线舱的内壁固定连接，两侧所述安装架之间设置有连接杆，所述绕线辊的内侧设置有电机密封舱，所述伺服电机固定安装于所述电机密封舱的内部，所述伺服电机的输出端贯穿所述电机密封舱与所述绕线辊固定连接。

作为本发明的一种优选技术方案，所述绕线辊的一侧设置有布线螺杆，所述布线螺杆的中心轴平行于所述绕线辊的中心轴，所述布线螺杆的一端与所述绕线辊通过齿轮啮合，实现所述绕线辊与所述布线螺杆的同步转动，所述布线螺杆上螺纹配合有布线件，所述垂线阵贯穿所述布线件后延伸至所述盘线舱的外部，所述布线件的一侧设置有导向环，所述导向环与其中一个所述连接杆滑动配合。

作为本发明的一种优选技术方案，所述水听器呈圆环形，所述水听器等间距内嵌于所述保护缆的内部，所述水听器的中心轴与所述保护缆的中心轴相重合，所述屏蔽环设置于所述水听器的外侧。

作为本发明的一种优选技术方案，所述海流计、所述矢量水听器、所述温盐深传感器、所述垂线阵的输出端均与所述采集控制器的输入端电性连接，所述采集控制器的输出端与所述弹射标的输入端电性连接，所述采集控制器与所述运载器控制器电性连接，所述弹射件、所述通气阀、所述吸水阀、所述伺服电机、所述推流器和所述释放器的输入端均与所述运载器控制器的输出端电性连接，所述通讯定位天线与所述运载器控制器电性连接。

另一方面，一种基于水下飞行运载器的垂直线列阵的使用方法，包括以下步骤：

S1，投放前准备，将垂线阵卷绕收纳于盘线舱内，并通过采集控制器和运载器控制器设置航行参数和工作参数，其中，航行参数包括航速、测量站位经纬度坐标、最终返回点经纬度坐标；工作参数包括通道数量、采样频率、采样起始时间和间隔时间；

S2，装置投放，根据需要，在调查船或码头上将装置布放下水，运载器本体依靠推流器工作进行自主航行，通过通讯定位天线定时校准位置和航向，向目标站位坐标航行；

S3，到达测量站位，根据设置参数，决定是否将“已到达目标站位”的讯息发送给岸基，之后，运载器控制器关闭推流器，开启通气阀和吸水阀，水舱吸入海水，下沉至海底，直至耦合底座与海底接触，然后启动伺服电机，带动绕线辊旋转，垂线阵在浮球的作用下上浮展开，运载器本体进入静默状态；

S4，值守工作，垂线阵内的水听器和运载器本体顶部的矢量水听器同时采集声波信号，海流计采集海水流动信号，并同时将采集到的信号传输至采集控制器上进行储存及处理计算，当监测到异常后，采集控制器计算异常来源的距离、深度及方位，并将计算处理后的信息传输至弹射标上，运载器控制器启动弹射件释放弹射标，弹射标依靠自身浮力上升至海面，通过卫星信号将数据发送至岸基；

S5，前往下一站位，当前站位值守结束后，运载器控制器启动伺服电机，将垂线阵收纳至盘线舱内，同时浮力控制罐向水舱内充入气体，排出海水，运载器本体浮力增大，耦合底座脱离海底后继续上浮，重复步骤S2-步骤S4进行采集值守；

S6，工作结束返回，伺服电机收起垂线阵，水舱排水，运载器控制器启动释放器，切断连接钢丝绳，将耦合底座抛弃，运载器本体轻装上升，并按设定参数航行至最终回收位置，工作人员将运载器本体打捞上岸，取出采集控制器和运载器控制器，连接上位机，读取拷贝内存数据。

相对于现有技术，本发明的有益效果是：

（1）装置一体化设计，由运载器本体搭载垂线阵，可快速、远程布放回收，适用于隐蔽探测，垂线阵通过运载器控制器实现展开和收纳，垂线阵随运载器本体飞行移动，可实现集群组网探测；

（2）垂线阵适用于探测远距离目标体的深度、距离，矢量水听器用于探测近距离目标体的方位，同步协同作业，联合探测，覆盖面积更广，应用范围广泛，同时通过温盐深传感器获取海水温盐深数据，有效提高声学探测的精度；

（3）装置配置的弹射标可在值守期间单独上浮，及时将异常目标体信息传输至岸基，装置本体保持坐底观测，减少能量消耗和运行噪音，降低隐蔽探测被发现的风险。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

图1是本发明所公开的一种基于水下飞行运载器的垂直线列阵的结构示意图；

图2是本发明所公开的一种基于水下飞行运载器的垂直线列阵的剖视结构示意图；

图3是本发明所公开的一种基于水下飞行运载器的垂直线列阵的顶部部分分解结构示意图；

图4是本发明所公开的盘线舱的内部结构示意图；

图5是本发明所公开的垂线阵的剖视结构示意图；

图6是本发明所公开的一种基于水下飞行运载器的垂直线列阵的电连接示意图；

图7是本发明所公开的一种基于水下飞行运载器的垂直线列阵的使用方法的流程示意图；

附图标记说明：100、运载器本体；101、控制舱；1011、第一安装筒；10111、卡槽；10112、连接板；10113、弹簧件；1012、采集控制器；1013、运载器控制器；10131、水密接头；10132、限位杆；1014、海流计；1015、矢量水听器；1016、温盐深传感器；1017、通讯定位天线；1018、第二安装筒；10181、弹射标；10182、弹射件；1019、浮力控制罐；10191、通气阀；102、浮力调节舱；1021、水舱；1022、吸水阀；103、盘线舱；1031、绕线辊；1032、安装架；10321、连接杆；10322、布线螺杆；10323、布线件；10324、导向环；1033、电机密封舱；1034、伺服电机；1035、垂线阵；10351、保护缆；10352、水听器；10353、屏蔽环；1036、浮球；104、推流器；105、耦合底座；106、释放器。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

实施例一

参照附图1-图6所示，本发明提供一种技术方案：一种基于水下飞行运载器的垂直线列阵，包括运载器本体100、推流器104和耦合底座105，运载器本体100用于带动垂线阵1035水下移动，其表面均呈弧形，减少水流阻力，推流器104为运载器本体100移动提供推力，使其保持平稳移动状态，耦合底座105增加运载器本体100的重量，使装置依靠自身重力即可下沉，且能够较好的抓地，但又不会被海底沉积物吸住，运载器本体100包括控制舱101、浮力调节舱102和盘线舱103，控制舱101主要用于采集信号的汇集、处理计算，控制舱101的内部设置有采集控制器1012和运载器控制器1013，采集控制器1012用于接收各传感器的采集信号，运载器控制器1013内存有预先设置的工作参数，用于控制运载器本体100水下飞行移动、探测采集启停以及布放回收，控制舱101的顶部设置有海流计1014、矢量水听器1015、温盐深传感器1016、通讯定位天线1017和弹射标10181，海流计1014采集海水洋流变化，计算垂线阵1035在海流作用下的摆动，确定垂线阵1035在海水中的角度和姿态，使垂线阵1035声学探测信号更加准确，矢量水听器1015用于探测近距离目标的方位信号，温盐深传感器1016用于在运载器本体100上升或下沉过程中同步获取当前站位海洋断面的温盐深数据，提高声学探测的计算精度，通讯定位天线1017用于运载器本体100通过卫星信号连接，方便运载器本体100的位置和航向的标定，弹射标10181用于在发现异常目标体时，实时将采集的信号暂存并上浮至海面，通过卫星信号连接岸基传输异常数据，浮力调节舱102设置于控制舱101的下方，浮力调节舱102的内部设置有水舱1021，水舱1021通过吸入海水或高压气体调节运载器本体100的重力，实现运载器本体100上浮和下沉的控制，盘线舱103设置于控制舱101的一侧，盘线舱103的内部设置有绕线辊1031、伺服电机1034和垂线阵1035，盘线舱103用于垂线阵1035的收纳，一体化结构，使其随运载器本体100移动探测，有效防止垂线阵1035的拉拽损坏，提高垂线阵1035的使用寿命，伺服电机1034设置于绕线辊1031的内侧，伺服电机1034为绕线辊1031转动提动动力，从而控制垂线阵1035的展开和收起，垂线阵1035包括保护缆10351、水听器10352和屏蔽环10353，垂线阵1035的一端固定于绕线辊1031上，垂线阵1035的另一端固定连接有浮球1036，浮球1036为垂线阵1035提供正浮力，使垂线阵1035保证与海底垂直展开进行声学采集工作，垂线阵1035收起时卷绕于绕线辊1031的外表面，垂线阵1035在运载器本体100移动或回收时卷绕收纳，绕线辊1031的直径大于垂线阵1035的最小卷曲半径，防止垂线阵1035弯折，推流器104设置有至少四个，且分别设置于运载器本体100的前、后、左、右四个侧面，左、右两侧的推流器104用于为运载器本体100横向水平移动提供推力，前、后两侧的推流器104为运载器本体100上升和下沉提供推力，耦合底座105设置于运载器本体100的底部，运载器本体100上设置有释放器106，耦合底座105与释放器106通过钢丝绳连接，释放器106在装置完成探测任务后回收时切断连接的钢丝绳，抛弃耦合底座105，使运载器本体100轻装上升，节省能源。

本发明实施例还通过以下技术方案进行实现。

在本发明的实施例中，控制舱101的顶部开设有两个第一安装筒1011，第一安装筒1011的顶部内部对称开设有卡槽10111，卡槽10111呈“U”字形结构，且卡槽10111的两端高度不平齐，采集控制器1012和运载器控制器1013均内嵌于第一安装筒1011的内部，采集控制器1012和运载器控制器1013的顶部均设置有限位杆10132，限位杆10132的两端分别卡入至卡槽10111的内部，卡槽10111与限位杆10132的配合用于限制采集控制器1012和运载器控制器1013的安装位置，两组控制器上的限位杆10132由卡槽10111的一端插入，然后沿卡槽10111水平段延伸方向转动一定角度，进入卡槽10111另一端的竖直段中得以限位。

在本发明的实施例中，第一安装筒1011的内部设置有连接板10112，连接板10112的底部设置有弹簧件10113，弹簧件10113的另一端与第一安装筒1011的底部固定连接，采集控制器1012和运载器控制器1013的底部均设置有水密接头10131，水密接头10131与连接板10112电性连接，连接板10112为两组控制器与传感器或动力设备的连接提供载体，方便电线的布设，弹簧件10113作用于连接板10112上，使水密接头10131与连接板10112的连接更加紧密，同时也保证了限位杆10132与卡槽10111的配合更加牢靠，防止采集控制器1012和运载器控制器1013从第一安装筒1011中脱出。

在本发明的实施例中，控制舱101的顶部开设有至少三个第二安装筒1018，弹射标10181内嵌于第二安装筒1018的内部，第二安装筒1018的内部设置有弹射件10182，弹射标10181与弹射件10182活动连接，弹射标10181通过弹射件10182固定于第二安装筒1018内，当需要通过弹射标10181传输异常数据时，弹射件10182断开与弹射标10181的连接，弹射标10181依靠自身浮力上浮至海面。

在本发明的实施例中，控制舱101的内部还设置有浮力控制罐1019，浮力控制罐1019的出口设置有通气阀10191，通气阀10191的另一端与水舱1021联连通，水舱1021的底部设置有吸水阀1022，吸水阀1022与运载器本体100的外部连通，浮力控制罐1019内预存有高压气体，通过吸水阀1022和通气阀10191的开关配合，使水舱1021进行排水和吸水，从而调节运载器本体100的自重，实现浮力的调节，水舱1021的内部设置有水位传感器，防止水位超高通过通气阀10191进入浮力控制罐1019内。

在本发明的实施例中，绕线辊1031的两侧设置有安装架1032，安装架1032与盘线舱103的内壁固定连接，两侧安装架1032之间设置有连接杆10321，绕线辊1031的内侧设置有电机密封舱1033，伺服电机1034固定安装于电机密封舱1033的内部，伺服电机1034的输出端贯穿电机密封舱1033与绕线辊1031固定连接，伺服电机1034密封内置于绕线辊1031的内部，通过密封轴承或磁感传动的方式带动绕线辊1031转动，此方式属于本领域常规使用手段，在此不再赘述。

在本发明的实施例中，绕线辊1031的一侧设置有布线螺杆10322，布线螺杆10322的中心轴平行于绕线辊1031的中心轴，布线螺杆10322的一端与绕线辊1031通过齿轮啮合，实现绕线辊1031与布线螺杆10322的同步转动，布线螺杆10322上螺纹配合有布线件10323，垂线阵1035贯穿布线件10323后延伸至盘线舱103的外部，布线件10323的一侧设置有导向环10324，导向环10324与其中一个连接杆10321滑动配合，布线件10323的内壁设置有滚珠，滚珠与垂线阵1035的表面滑动接触，使垂线阵1035的展开或收起更加顺畅，布线螺杆10322随绕线辊1031转动，布线螺杆10322呈双螺纹结构，带动布线件10323沿布线螺杆10322轴线左右移动，从而使垂线阵1035整齐均匀地收纳于绕线辊1031上。

在本发明的实施例中，水听器10352呈圆环形，水听器10352等间距内嵌于保护缆10351的内部，水听器10352的中心轴与保护缆10351的中心轴相重合，屏蔽环10353设置于水听器10352的外侧，水听器10352接收海洋中的声信号并转换为电信号，垂线阵1035的中心设置有用于传输电信号的导线，其端部与采集控制器1012连接，将采集到信号传输至采集控制器1012上计算并储存，屏蔽环10353用于降低周围电噪声对声波信号的影响，保证水听器10352接收声波信号的准确性。

在本发明的实施例中，海流计1014、矢量水听器1015、温盐深传感器1016、垂线阵1035的输出端均与采集控制器1012的输入端电性连接，采集控制器1012的输出端与弹射标10181的输入端电性连接，采集控制器1012与运载器控制器1013电性连接，弹射件10182、通气阀10191、吸水阀1022、伺服电机1034、推流器104和释放器106的输入端均与运载器控制器1013的输出端电性连接，通讯定位天线1017与运载器控制器1013电性连接。

实施例二

本发明另提供一种技术方案，将温盐深传感器1016设置于弹射标10181上，弹射标10181既作为通讯用途，还可以用于温盐深剖面探测，在弹射标10181从海底至海面的上升过程中，温盐深传感器1016全程获取温盐深数据并由弹射标10181自容式储存，到达海面后将温盐深数据及水下异常目标信息通过卫星传输至岸基中心，节省运载器本体100的电能，应用于敏感探测任务，防止温盐深传感器1016在工作时被监测到。

实施例三

参照附图7所示，本发明实施例另提供的一种基于水下飞行运载器的垂直线列阵的使用方法，包括以下步骤：

S1，投放前准备，将垂线阵1035卷绕收纳于盘线舱103内，并通过采集控制器1012和运载器控制器1013设置航行参数和工作参数，其中，航行参数包括航速、测量站位经纬度坐标、最终返回点经纬度坐标；工作参数包括通道数量、采样频率、采样起始时间和间隔时间；

S2，装置投放，根据需要，在调查船或码头上将装置布放下水，运载器本体100依靠推流器104工作进行自主航行，通过通讯定位天线1017定时校准位置和航向，向目标站位坐标航行；

S3，到达测量站位，根据设置参数，决定是否将“已到达目标站位”的讯息发送给岸基，之后，运载器控制器1013关闭推流器104，开启通气阀10191和吸水阀1022，水舱1021吸入海水，下沉至海底，直至耦合底座105与海底接触，然后启动伺服电机1034，带动绕线辊1031旋转，垂线阵1035在浮球1036的作用下上浮展开，运载器本体100进入静默状态；

S4，值守工作，垂线阵1035内的水听器10352和运载器本体100顶部的矢量水听器1015同时采集声波信号，海流计1014采集海水流动信号，并同时将采集到的信号传输至采集控制器1012上进行储存及处理计算，当监测到异常后，采集控制器1012计算异常来源的距离、深度及方位，并将计算处理后的信息传输至弹射标10181上，运载器控制器1013启动弹射件10182释放弹射标10181，弹射标10181依靠自身浮力上升至海面，通过卫星信号将数据发送至岸基；

S5，前往下一站位，当前站位值守结束后，运载器控制器1013启动伺服电机1034，将垂线阵1035收纳至盘线舱103内，同时浮力控制罐1019向水舱1021内充入气体，排出海水，运载器本体100浮力增大，耦合底座105脱离海底后继续上浮，重复步骤S2-步骤S4进行采集值守；

S6，工作结束返回，伺服电机1034收起垂线阵1035，水舱1021排水，运载器控制器1013启动释放器106，切断连接钢丝绳，将耦合底座105抛弃，运载器本体100轻装上升，并按设定参数航行至最终回收位置，工作人员将运载器本体100打捞上岸，取出采集控制器1012和运载器控制器1013，连接上位机，读取拷贝内存数据。

需要说明的是，采集控制器1012、运载器控制器1013、海流计1014、适量水听器10352、温盐深传感器1016、弹射件10182、通气阀10191、吸水阀1022、伺服电机1034、水听器10352、推流器104和释放器106的具体型号规格需根据该装置的实际规格等进行选型确定，具体选型计算方法采用本领域现有技术，故不再详细赘述。

需要说明的是，采集控制器1012、运载器控制器1013、海流计1014、适量水听器10352、温盐深传感器1016、弹射件10182、通气阀10191、吸水阀1022、伺服电机1034、水听器10352、推流器104和释放器106的供电及其原理对本领域技术人员来说是清楚的，在此不予详细说明。

以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于水下飞行运载器的垂直线列阵，其特征在于，包括运载器本体（100）、推流器（104）和耦合底座（105），所述运载器本体（100）包括控制舱（101）、浮力调节舱（102）和盘线舱（103），所述控制舱（101）的内部设置有采集控制器（1012）和运载器控制器（1013），所述控制舱（101）的顶部设置有海流计（1014）、矢量水听器（1015）、温盐深传感器（1016）、通讯定位天线（1017）和弹射标（10181），所述浮力调节舱（102）设置于所述控制舱（101）的下方，所述浮力调节舱（102）的内部设置有水舱（1021），所述盘线舱（103）设置于所述控制舱（101）的一侧，所述盘线舱（103）的内部设置有绕线辊（1031）、伺服电机（1034）和垂线阵（1035），所述伺服电机（1034）设置于所述绕线辊（1031）的内侧，所述垂线阵（1035）包括保护缆（10351）、水听器（10352）和屏蔽环（10353），所述垂线阵（1035）的一端固定于所述绕线辊（1031）上，所述垂线阵（1035）的另一端固定连接有浮球（1036），所述垂线阵（1035）收起时卷绕于所述绕线辊（1031）的外表面，所述推流器（104）设置有至少四个，且分别设置于所述运载器本体（100）的前、后、左、右四个侧面，所述耦合底座（105）设置于所述运载器本体（100）的底部，所述运载器本体（100）上设置有释放器（106），所述耦合底座（105）与所述释放器（106）通过钢丝绳连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于水下飞行运载器的垂直线列阵，其特征在于，所述控制舱（101）的顶部开设有两个第一安装筒（1011），所述第一安装筒（1011）的顶部内部对称开设有卡槽（10111），所述卡槽（10111）呈“U”字形结构，且所述卡槽（10111）的两端高度不平齐，所述采集控制器（1012）和所述运载器控制器（1013）均内嵌于所述第一安装筒（1011）的内部，所述采集控制器（1012）和所述运载器控制器（1013）的顶部均设置有限位杆（10132），所述限位杆（10132）的两端分别卡入至所述卡槽（10111）的内部。

3.根据权利要求2所述的一种基于水下飞行运载器的垂直线列阵，其特征在于，所述第一安装筒（1011）的内部设置有连接板（10112），所述连接板（10112）的底部设置有弹簧件（10113），所述弹簧件（10113）的另一端与所述第一安装筒（1011）的底部固定连接，所述采集控制器（1012）和所述运载器控制器（1013）的底部均设置有水密接头（10131），所述水密接头（10131）与所述连接板（10112）电性连接。

4.根据权利要求3所述的一种基于水下飞行运载器的垂直线列阵，其特征在于，所述控制舱（101）的顶部开设有至少三个第二安装筒（1018），所述弹射标（10181）内嵌于所述第二安装筒（1018）的内部，所述第二安装筒（1018）的内部设置有弹射件（10182），所述弹射标（10181）与所述弹射件（10182）活动连接。

5.根据权利要求4所述的一种基于水下飞行运载器的垂直线列阵，其特征在于，所述控制舱（101）的内部还设置有浮力控制罐（1019），所述浮力控制罐（1019）的出口设置有通气阀（10191），所述通气阀（10191）的另一端与所述水舱（1021）联连通，所述水舱（1021）的底部设置有吸水阀（1022），所述吸水阀（1022）与所述运载器本体（100）的外部连通。

6.根据权利要求5所述的一种基于水下飞行运载器的垂直线列阵，其特征在于，所述绕线辊（1031）的两侧设置有安装架（1032），所述安装架（1032）与所述盘线舱（103）的内壁固定连接，两侧所述安装架（1032）之间设置有连接杆（10321），所述绕线辊（1031）的内侧设置有电机密封舱（1033），所述伺服电机（1034）固定安装于所述电机密封舱（1033）的内部，所述伺服电机（1034）的输出端贯穿所述电机密封舱（1033）与所述绕线辊（1031）固定连接。

7.根据权利要求6所述的一种基于水下飞行运载器的垂直线列阵，其特征在于，所述绕线辊（1031）的一侧设置有布线螺杆（10322），所述布线螺杆（10322）的中心轴平行于所述绕线辊（1031）的中心轴，所述布线螺杆（10322）的一端与所述绕线辊（1031）通过齿轮啮合，实现所述绕线辊（1031）与所述布线螺杆（10322）的同步转动，所述布线螺杆（10322）上螺纹配合有布线件（10323），所述垂线阵（1035）贯穿所述布线件（10323）后延伸至所述盘线舱（103）的外部，所述布线件（10323）的一侧设置有导向环（10324），所述导向环（10324）与其中一个所述连接杆（10321）滑动配合。

8.根据权利要求7所述的一种基于水下飞行运载器的垂直线列阵，其特征在于，所述水听器（10352）呈圆环形，所述水听器（10352）等间距内嵌于所述保护缆（10351）的内部，所述水听器（10352）的中心轴与所述保护缆（10351）的中心轴相重合，所述屏蔽环（10353）设置于所述水听器（10352）的外侧。

9.根据权利要求8所述的一种基于水下飞行运载器的垂直线列阵，其特征在于，所述海流计（1014）、所述矢量水听器（1015）、所述温盐深传感器（1016）、所述垂线阵（1035）的输出端均与所述采集控制器（1012）的输入端电性连接，所述采集控制器（1012）的输出端与所述弹射标（10181）的输入端电性连接，所述采集控制器（1012）与所述运载器控制器（1013）电性连接，所述弹射件（10182）、所述通气阀（10191）、所述吸水阀（1022）、所述伺服电机（1034）、所述推流器（104）和所述释放器（106）的输入端均与所述运载器控制器（1013）的输出端电性连接，所述通讯定位天线（1017）与所述运载器控制器（1013）电性连接。

10.一种基于水下飞行运载器的垂直线列阵的使用方法，应用于权利要求1~9中任一项所述的一种基于水下飞行运载器的垂直线列阵，其特征在于，包括以下步骤：

S1，投放前准备，将垂线阵（1035）卷绕收纳于盘线舱（103）内，并通过采集控制器（1012）和运载器控制器（1013）设置航行参数和工作参数，其中，航行参数包括航速、测量站位经纬度坐标、最终返回点经纬度坐标；工作参数包括通道数量、采样频率、采样起始时间和间隔时间；

S2，装置投放，根据需要，在调查船或码头上将装置布放下水，运载器本体（100）依靠推流器（104）工作进行自主航行，通过通讯定位天线（1017）定时校准位置和航向，向目标站位坐标航行；

S3，到达测量站位，根据设置参数，决定是否将“已到达目标站位”的讯息发送给岸基，之后，运载器控制器（1013）关闭推流器（104），开启通气阀（10191）和吸水阀（1022），水舱（1021）吸入海水，下沉至海底，直至耦合底座（105）与海底接触，然后启动伺服电机（1034），带动绕线辊（1031）旋转，垂线阵（1035）在浮球（1036）的作用下上浮展开，运载器本体（100）进入静默状态；

S4，值守工作，垂线阵（1035）内的水听器（10352）和运载器本体（100）顶部的矢量水听器（1015）同时采集声波信号，海流计（1014）采集海水流动信号，并同时将采集到的信号传输至采集控制器（1012）上进行储存及处理计算，当监测到异常后，采集控制器（1012）计算异常来源的距离、深度及方位，并将计算处理后的信息传输至弹射标（10181）上，运载器控制器（1013）启动弹射件（10182）释放弹射标（10181），弹射标（10181）依靠自身浮力上升至海面，通过卫星信号将数据发送至岸基；

S5，前往下一站位，当前站位值守结束后，运载器控制器（1013）启动伺服电机（1034），将垂线阵（1035）收纳至盘线舱（103）内，同时浮力控制罐（1019）向水舱（1021）内充入气体，排出海水，运载器本体（100）浮力增大，耦合底座（105）脱离海底后继续上浮，重复步骤S2-步骤S4进行采集值守；

S6，工作结束返回，伺服电机（1034）收起垂线阵（1035），水舱（1021）排水，运载器控制器（1013）启动释放器（106），切断连接钢丝绳，将耦合底座（105）抛弃，运载器本体（100）轻装上升，并按设定参数航行至最终回收位置，工作人员将运载器本体（100）打捞上岸，取出采集控制器（1012）和运载器控制器（1013），连接上位机，读取拷贝内存数据。

Images